【正文】 Fuel cell based traction drive with supercapacitor power boost control． International Conference on Electrical Systems for Aircraft， Railway and Ship Propulsion， ESARS 20xx 30 Camara， Mamadou Ba239。而且溫度會造成電壓與電流的變化。電壓 Vo 表示如下： ? ? ee tt VoCC CVCVotVo ?? ?? ???????? ??? ???? )0(123 2)0(3)0( （ ） V 表示為： ? ? ee tt VCC CVCVotV ?? ?? ???????? ??? ???? )0(123 2)0(3)0( （ ） 以上式子中 Vo(0)是 Vo在每個周期開始時的起始電壓，同理 V(0)是 V 在每個周期開始時的起始電壓。 在R1=， R2= Ip=；當 R1=， R2=20K時最大脈沖電流Ip=；當 R1=， R2=22K時最大脈沖電流 Ip=；當 R1=， R2=30K時最大脈沖電流 Ip=； R1=， R2=46K時 Ip=,經過多次實驗可以知道當 R1不變時，隨著 R2的增大流過電容器 C1的最大脈沖電流是增大的。 獨立的超級電容器自儲能充電電路包括一個自啟動、自供電電路和一個前饋控制的 boost 變換器。因為在一個周期中電容存在兩個過程，即充電和放電過程，所以電容 C的電流平均值為 0。并且當前世界很多國家進一步展開了對電荷泵電路的研究，力求減小電荷泵的噪聲、降低功率損耗、增加輸出功率。當四個開關 S S S3和 S4在振蕩器的控制下 以較高的頻率開斷和閉合時，輸出的電壓為負值。在實際生活中我們通常會用電容來存儲電能或者電荷，并且電容會按一定的時間和速度發(fā)電。 在 20 世紀末隨著 關于電磁式振動發(fā)電機 第一篇的 發(fā)表，各國 便紛紛投入 對電磁式振動發(fā)動機的研究。由于性 能的穩(wěn)定、價格的低廉、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產，并且超級電容器制備材料和制造工藝的不斷進步， 眾多 企業(yè) 對超級電容器 的 研究 ，這 些都 促 使 了超級電容器在 很多行業(yè) 的 大量 應用。 20世紀八十年代末，為了縮小 DC/DC變換器的體積，研究人員提高了開關器件的工作頻率，但這也使其轉換效率隨之降低、增大了電磁干擾、增加了發(fā)熱。 超級儲能電容器的國內發(fā)展情況 我國超級電容器的研究比較晚， 20世紀 80年代我國開始對超級電容器 展開 研究，法拉級別的超級電容器 首先是由 中國電子科技集團第四十九研究所研制出 ， 主要 用于電力電子電路 ，這 為以后對超級電容器的研究奠定了基礎。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別 字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。對本研究 提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。在仿真基礎上 分析比較 在 電阻等參數(shù)值 不同情 況下 所設計 仿真 電路的 電壓 、電流 等性能 ， 并且 并為以后的研究奠定了基礎 。 20xx 年北京奧運會和殘奧會期間應用超級電容 器，將 “當當車”重新投入使用，它吸引了世界眾多游客 ，令游客嘆為觀止。這種技術的好處在于它使得開關器件的開關速度在不高的條件下 DC/DC的轉換效率得到了提高。 圖 21 振動發(fā)電機能量采集電路設計總體思路 由圖 21 可知，本課題總體上是由四部分構成的即微型振動發(fā)電 機提供電能，由于發(fā)電機提供的是交流電所以必須經過整流，即 AC/DC,經過整流的直流電還要經過斬波，即直流變直流，然后提供給負載或是給超級電容器充電。美國 一所著名 大學研制 出以低頻振動為能量來源的 微型振動發(fā)電機， 這種發(fā)電機優(yōu)點 是它的靜電換能部分 是 基于硅的 MEMS工藝加工制造 的 ， 而且能 良好地與硅基微電子技術兼容 。 INccc UUUU ??? ?? 111 () S1和 S2在第二 個階段中處于打開狀態(tài)，而 S3和 S4閉合，而此時的輸出電壓變?yōu)榱溯斎腚妷旱?2倍，這是因為電容兩端的電壓不能立刻突變造成的。 （ 2）因為它的輸入電流峰值很大，所以有噪聲。 而在圖 26(b)中當 VT的關斷時間結束后， VT就會處于導通狀態(tài)，進而重復以上過程。 圖 27 Boost變換器電流連續(xù)下的波形 Boost變換電路在電流臨界連續(xù)時的波 形如下圖 28所示，從圖中可以知道此時流過二極管 VD的電流平均值可表示為： ? ? ? ?L TUiI oLVD 21121 ??? ????? () 所以我們可以得知當電感電流連續(xù)時必須滿足 VDo II ? ，此式也是電感電流 連 臨界條件。在每個充電過程的開始，超級電容器端的電壓 Vo1 在它允許的最大工作電壓以下，Vo1 在每個充電過程結束時增加到最大穩(wěn)態(tài)電壓。 經過分析與研究用 Multisim軟件對鋸齒波電路進行了仿真，圖 36就是鋸齒波的產生電路 。 T/ms U/V 河北工業(yè)大學城市學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 20 圖 39 電壓 Vo、 V 和 Vo1 的波形 在圖 310 中描述的是流過電感 L1的電流變化的波形， 從圖中可以看出流過電感L1 的電流是脈動的，在充電過程開始時隨著時間的增長電流的變化很大，在充電過程結束時電流的變化幾乎不變，但是電流仍然有脈動。 最終在仿真電路的基礎上對儲能電路進行了分析， 經過 對電路 的暫態(tài) 分析可以得出以下結論： (1)在 R2 不變R1 變化時，隨著 R1的最大，電壓 Vo1 增大； (2)在 R1不變 R2變化時，隨著 R2 的增大， Vo1 減??； (3)在 R2 一定而 R1在一定范圍變化時，隨 R1 的增大，電壓 Vo 變小。 在 畢 業(yè) 設 計 期間， 曹老師 耐心 聽取工作 進展 ，并適時提出 非常 寶貴 的 意見對我進行 諄諄 的教誨，從前期報告 一直 到畢業(yè)論文曹老師對我 提出的問題 進行了指導使我 順利完成了 本論文的一切 工作。 Journal of Power Electronics (a) R1=22K (b) R1=15K (c) R2=46K 圖 317 (a)(b)(c)電阻 R1 不同時電壓 Vo 的波形 由圖 317得在 一定時間內 電阻 R1不同時電壓 Vo 會發(fā)生變化，而且在電阻 R1=46KT/ms T/ms T/ns U/V U/V U/V 河北工業(yè)大學城市學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 24 時電壓 Vo 幾乎是不變的 ,而且在仿真中當 R1=10K 時 Vo 也是幾乎不變的。 I/A T/ms 河北工業(yè)大學城市學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 18 圖 36 鋸齒波產生電路的仿真 基于 Boost變換器的儲能電路 仿真 基于 Boost變換器的自供電超級電容器儲能 仿真 電路 本部分在基于前饋 Boost 變換電路的基礎上 發(fā)展而來的， 圖 37 是本課題所要設計的電路，此仿真電路也是采用了 LTspice 仿真軟件與圖 1 所不同的是圖 37 除了具有圖 31Boost 變換器的升壓功能外，圖 37 又具有自啟動的功能。由圖 32可以知道 Boost變換器實現(xiàn)了升壓的功能。因此超級儲能電容器因為無污染易于充放電在采集器中被用作儲能單元。與此同時電源也向負載供電，電容 C被充電。 但是尺寸小也帶來了問題比如尺寸小的產品的散熱能力比尺寸大的產品差，同時這些便于攜帶的產品一般都具有無線電電路和射頻接收器，因此對噪聲很敏感。當 C1在輸入和地之間時， HOLDC 會放電。 電荷泵電路的基本理論 電荷泵的基本原理 現(xiàn)代生活中隨著各式各樣電子產品的應用和發(fā)展，對電源管理芯片的要求越來越高。 通過電場從而將機械能轉化為電能的微型振動發(fā)電機是電磁式發(fā)電機。而在生產生活中用的蓄電池儲能雖然已經廣泛應用于分布式發(fā)電系統(tǒng)、 UPS 電源等方面，但蓄電池本身有 缺點 如循環(huán)壽命短、功率密度低。 1970年以后，由于電力電子技術的迅猛發(fā)展，市場上出現(xiàn)了各種 各樣的可控制的電力電子全控型器件。 超級電容器 早先 是一種建立在界面雙電層理論基礎上的電容器，這種理論是由德國物理學家亥姆霍茲提出的。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權 使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 基于 Boost 變換器的儲能電路仿真 ..................................... 18 結論 .................................................................. 25 參 考 文 獻 ........................................................... 26 致 謝 ................................................................ 28 河北工業(yè)大學城市學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 1 1 引言 超級儲能電容器的國內外 發(fā)展情況 超級儲能電容器的國外發(fā)展情況 超級電容器是一種電化學元件， 根據工作原理的不同 我們通常 可以將 它 分為兩種不同的 類型，即雙電層電容器和法拉第準電容 器 。 表 11 國內外超級電容器的參數(shù)對比 電容量 /電壓 ESR (mΩ ) (mΩ .F) 額定電流 / 峰值電流 (A) 漏電流 (mA) 體積 (m3) NESS 600F/ 1700F/V 3500F/ 08 480 1105 1575 145/500 371/1048 700/1718 5 9 14 90x60x28 165x60x28 165x60x52 富辰 100F/ 600F/ 3500F/ 9 900 360/420 875 22/64 150/570 781/2305 200 2 8 90x25x46 90x60x28 165x60x52 集星 600F/ 1800F/ 2400F/ 1080 2160